DE3540531C1

DE3540531C1 - Wechselventil fuer hydraulischen Schreitausbau

Info

Publication number: DE3540531C1
Application number: DE19853540531
Authority: DE
Inventors: Karl Krieger; Werner Ing Reinelt; Wolfgang Kobow
Original assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1987-01-08
Also published as: PL153670B1; GB2183012A; CS774286A2; HUT42584A; HU194361B; CS261248B2; GB8625803D0; US4757835A; PL262369A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wechselventil für hydrau lichen Schreitausbau gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.

Wechselventile leiten wechselweise aus verschiedenen Richtungen über Druckmittelleitungen zugeführte Druckflüssigkeit in eine bestimmte Richtung weiter. Bei der Steuerung von hydraulischem Schreitausbau wird damit beispielsweise eine Kolbenseite eines Arbeitszylinders über zwei verschiedene Steuerventile wechsel weise mit Druckflüssigkeit beaufschlagt. Bekannte Wechselven tile (DE-PS 33 04 982) besitzen demzufolge ein Ventilgehäuse mit 2 Anschlußstellen für die zugeführte Druckflüssigkeit und eine Anschlußstelle für den Druckmittelabgang. Im Ventilgehäuse ist zwischen den Anschlußstellen für die zugeführte Druckflüssigkeit bzw. zwischen zwei diesen Anschlußstellen zugeordneten Dicht sitzen ein Schließkörper angeordnet, der von der einströmenden Druckflüssigkeit auf jeweils den der Einströmseite gegenüber liegenden Dichtsitz angepreßt wird. Der Schließkörper verschließt die drucklose Anschlußstelle und verhindert den Überlauf von einströmender Druckflüssigkeit zu dem zweiten Steuerventil, das in dieser Betriebsstellung zumeist mit der an den Tank ange schlossenen Rücklaufleitung verbunden ist. Die Schaltbewegung und der Anpreßdruck resultieren aus dem Flüssigkeitsstrom der zu dem Ventil zugeführten Druckflüssigkeit. Ist der Zulauf nur gering, dann wird der Schließkörper nicht mehr auf den Dichtsitz angedrückt und die zugeführte Druckflüssigkeit fließt im Kurz schluß zur drucklosen Anschlußstelle ab. Dieser Zustand kann beispielsweise bei der Steuerung der hydraulischen Rückzylinder von Schreitausbaugestellen eintreten, die an einem Förderer an geschlagen sind. Die Rückzylinder drücken einerseits den För derer während der Gewinnung in den freigelegten Raum zum Abbau stoß vor und ziehen andererseits den Schreitausbau nach dem Ge winnungsvorgang nach.

Für die Rückzylinder von hydraulischem Schreitausbau stellt sich auch das folgende Problem:

Das Andrücken des Förderers erfolgt insbesondere bei schälender Gewinnung langsam, d. h. bei geringer Druckmittelzufuhr. Dagegen soll das Nachziehen des Ausbaus rasch erfolgen, wobei die zuvor beim Andrücken des Förderers in den Rückzylinder eingeleitete Druckflüssigkeit möglichst ungehindert über einen großen Quer schnitt wieder abströmen soll. Beim Schieben des Förderers sind alle Rückzylinder des Schreitausbaus gleichzeitig mit Druckflüs sigkeit beaufschlagt, so daß die jedem Rückzylinder in der Zeit einheit zugeführte Flüssigkeitsmenge nur gering ist und nicht ausreicht, ein angeschlossenes Wechselventil dicht zu schalten. Umgekehrt sollte die zugeführte Druckflüssigkeit über einen mög lichst großen Querschnitt abströmen. Hierzu sind die herkömm lichen Wechselventile wenig geeignet, da der Schließkörper beim Zurückströmen keine definierte Schaltstellung einnimmt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wech selventil so auszubilden, daß der Schließkörper auch bei gerin gem Zustrom von Druckflüssigkeit eine stabile und definierte Schaltstellung einnimmt und daß für die abströmende Druckflüs sigkeit ein großer Durchflußquerschnitt zur Verfügung steht.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Mitteln gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Wechselventil besitzt einen an der Außen mantelfläche abgedichteten Schaltkolben mit einem inneren, auf einer Feder abgestützten Ventilkörper auf der Einströmseite. Bei geringem Flüssigkeitszulauf verschiebt sich zunächst der Schaltkolben und verschließt den großen Durchflußquerschnitt an der gegenüberliegenden Anschlußstelle mit einem Dichtsitz.

Die Druckflüssigkeit staut sich vor dem Ventilkörper an, bis der durch die Feder vorgegebene Staudruck erreicht ist, öff net den Ventilkörper und strömt in den Druckraum des angeschlosse nen Arbeitszylinders. In umgekehrter Richtung drückt die aus dem Arbeitszylinder abströmende Druckflüssigkeit den Schaltkolben in die andere Öffnungsstellung, die einen großen Durchflußquerschnitt aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein im Längsschnitt dargestelltes Wechselventil, das zur Beaufschla gung einer Kolbenseite eines Rückzylinders mit Druckflüssig keit zweiseitig beaufschlagbar ist.

Das Wechselventil besitzt ein Ventilgehäuse 1 mit einer zen tralen, in sich abgestuften Bohrung 2, in der ein zylinderför miger Schaltkolben 3 axial verschiebbar geführt ist. Auf der Mantelfläche des Schaltkolbens 3 ist in eine nicht bezeichne te Ringnut ein Dichtring 4 eingesetzt, der den Spalt zwischen dem Schaltkolben 3 und der Wandung der Bohrung 2 abdichtet.

Die Bohrung 2 geht an den beiden Stirnseiten des Ventilgehäu ses 1 in die beiden Anschlußstellen 5 und 6 über, wobei die Anschlußstelle 5 in einen in die Bohrung 2 eingesetzten Ventil einsatz 7 eingearbeitet ist, der einen Dichtsitz 8 für den Schaltkolben 3 aufweist. Die mit A ₂ bezeichnete Dichtungsflä che vom Dichtsitz 8 ist kleiner als die vom Dichtring 4 abge dichtete Querschnittsfläche A ₁ am Schaltkolben 3. Auf dem Dichtsitz 8 kommt der Schaltkolben 3 mit einem stirnseitig angeordneten Dichtkegel 9 zur Anlage. An einer Längsseite des Ventilgehäuses 1 befindet sich eine weitere Anschlußstel le 10, die im Bereich des Dichtkegels 9 in die zentrale Boh rung 2 des Wechselventils einmündet.

In den Schaltkolben 3 ist auf der dem Dichtkegel 9 gegenüber liegenden, der Anschlußstelle 6 zugewandten Stirnseite eine sacklochförmige, in sich stufenförmig abgesetzte Längsbohrung 11 eingebracht, von der sternförmig angeordnete Radialbohrungen 12 anzweigen. Die Radialbohrungen 12 sind in der einen Schalt stellung des Schaltkolbens 3 von der Wandung der Bohrung 2 ab gedeckt. In der anderen Schaltstellung münden sie in die An schlußstelle 10 ein. Im Bohrlochtiefsten der Längsbohrung 11 ist eine Feder 13 abgestützt, die einen Ventilkörper 14 bela stet und auf eine stirnseitig in die Längsbohrung 11 einge setzte, hohlzylindrische Büchse 15 abdichtend andrückt. Der Ventilkörper 14 ist in einem Durchlaßbohrungen 16 aufweisenden Käfig 17 geführt. Auf der Außenmantelfläche der Büchse 15 be findet sich ein Dichtring 18. Mit 19 ist eine Entlüftungsboh rung bezeichnet.

Das dargestellte Wechselventil ist zur Steuerung eines Arbeits zylinders 20 vorgesehen, der einen auf einer Kolbenstange 21 verschiebbaren Kolben 22 aufweist, der am Ende der Kolbenstange 21 an einem Bundring 23 zur Anlage kommt. Der Arbeitszylinder 20 ist unterhalb des Kolbens 22 und der Kolbenstange 21 durch die Leitung 24 mit der Anschlußstelle 10 des Wechselventils verbunden. Der Ringraum des Arbeitszylinders 20 ist mit der Leitung 25 an ein 3/2-Wegeventil 26 angeschlossen, das wechsel weise auf eine Hochdruckleitung P und auf T, eine zum Tank füh rende Rücklaufleitung geschaltet ist.

Die Anschlußstellen 5 und 6 des Wechselventils sind wechsel weise an 3/2-Wegeventile 27 und 28 anschließbar und mit Hoch druckflüssigkeit aus der Hochdruckleitung P beaufschlagbar. Die Verbindung erfolgt über die Leitung 29 vom Wegeventil 27 zur Anschlußstelle 5 und über die Leitung 30 vom Wegeventil 28 zur Anschlußstelle 6. Eine Drossel 31 zeigt eine geringe Durchflußmenge an. Das Wechselventil ist in der dargestell ten Schaltstellung drucklos, da alle 3/2-Wegeventile 26, 27 und 28 über die Rücklaufleitung zu T geöffnet sind.

Durch das zur Hochdruckleitung P offengeschalte 3/2-Wege ventil 28 fließt Druckflüssigkeit über die Leitung 30 zum Schaltkolben 3. Da die zugeführte Flüssigkeitsmenge nur ge ring ist, wird der abgedichtete Schaltkolben 3 zum Dichtsitz 8 verschoben, ohne daß sich vor dem Ventilkörper 14 ein Druck aufbaut. Nachdem der Schaltkolben 3 mit dem Dichtkegel 9 auf dem Dichtsitz 8 zur Anlage gekommen ist, staut sich die Druckflüssigkeit vor dem Ventilkörper 14, wodurch sich ein Druck aufbaut. Ist der durch die Feder 13 vorgegebene Stau druck erreicht, öffnet der Ventilkörper 14 und die Druckflüs sigkeit strömt über die Bohrungen 16 und 12 zur Anschlußstel le 10 und weiter über die Leitung 24 unter den Kolben 22 bzw. den Bundring 23 der Kolbenstange 21, die ausgefahren wird.

Andererseits kann die Kolbenstange 21 von dem 3/2-Wegeventil 27 über die Leitung 29 durch die Anschlußstelle 6 mit Druckflüs sigkeit beaufschlagt werden. Die auf den Dichtkegel 9 auftref fende Druckflüssigkeit hebt den Schaltkolben 3 von dem Dicht sitz 8 ab und verschiebt ihn zur Anschlußstelle 6, wodurch der Durchflußquerschnitt zur Anschlußstelle 10 für den Flüssig keitsdurchgang zur Leitung 24 freigegeben wird.

Die Kolbenstange 21 des Arbeitszylinders 20 wird wieder einge fahren, wenn der Kolben 22 von dem Wegeventil 26 über die Lei tung 25 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird. Die im Druck raum unter dem Kolben 22 anstehende Druckflüssigkeit wird dann über die Leitung 24 zur Anschlußstelle 10 ausgeschoben. Sie drückt auf die Ringfläche A ₁-A ₂ am Schaltkolben 3, die aus der Differenz der Querschnittsfläche A ₁ des Schaltkolbens und der Dichtfläche A ₂ am Dichtkegel resultiert und verschiebt den Schaltkolben 3 in Richtung zur Anschlußstelle 6, so daß die Druckflüssigkeit über den großen Durchflußquerschnitt an der Anschlußstelle 5 durch die Leitung 29 zu dem geöffneten 3/2-Wegeventil 27 nach T in die Rücklaufleitung abfließt.

Claims

1. Wechselventil für hydraulischen Schreitausbau mit drei über Druckmittelleitungen an hydraulische Steuerventile, Arbeitszylinder od. dgl. anschließbaren Anschlußstellen, von denen eine an einer Längsseite und die beiden anderen an je einer Stirnseite eines Ventilgehäuses angeordnet sind, und mit einem in einer zentralen Bohrung des Ventilgehäu ses axial verschiebbaren Schließkörper, der zur wechselsei tigen Verbindung von jeweils zwei Anschlußstellen auf je einer Stirnseite mit dem zugeführten Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei die dritte Anschlußstelle mit dem auf einem Dichtsitz andrückbaren Schließkörper ver schließbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Schließkörper ist als zylinderförmiger Schaltkol ben (3) ausgebildet und mit einem Dichtring (4) in der Gehäusebohrung (2) abgedichtet;
b) an einer Stirnseite weist der Schaltkolben (3) einen Dichtkegel (9) auf;
c) an der anderen Stirnseite des Schaltkolbens (3) ist eine sacklochförmige Längsbohrung (11) vorgesehen, von der Radialbohrungen (12) abzweigen;
d) in der Längsbohrung (11) ist ein Ventilkörper (14) auf einer Feder (13) axial verstellbar abgestützt, der un ter dem Andruck der Feder (13) die Öffnung einer stirn seitig eingesetzten, hohlzylindrischen Büchse (15) gegenüber den Radialbohrungen (12) bzw. der Anschluß stelle (10) an der Längsseite des Ventilgehäuses (1) abdichtend verschließt.

2. Wechselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Dichtkegel (9) des Schaltkolbens (3) zugeordnete Dichtsitz (8) einen kleineren Dichtungsquerschnitt auf weist als der von dem Dichtring (4) abgedichtete Quer schnitt am Schaltkolben (3).

3. Wechselventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ventilkörper (16) in einem zu den Radial bohrungen (12) offenen Käfig (17) geführt ist, wobei die Radialbohrungen (12) in der Schaltstellung, die der Schalt kolben (3) bei geschlossenem Ventilkörper (16) einnimmt, von der Gehäusebohrung (2 ) verdeckt und in der Schaltstel lung bei geöffnetem Ventilkörper (16) zu der längsseitigen Anschlußstelle (10) geöffnet sind.